Đặc điểm của mã di truyền – Chi tiết lý thuyết và bài tập

Mã di truyền là nội dung quan trọng trong chương trình Sinh học 12 và sẽ xuất hiện nhiều trong các nội dung ôn tập. Mời bạn đọc tham khảo lý thuyết đặc điểm của mã di truyền và phần hướng dẫn giải một số dạng bài tập liên quan đến các đặc điểm của mã di truyền được Kiến Guru tổng hợp bám sát nội dung chương trình học sách giáo khoa. Hy vọng đây sẽ là tài liệu bổ trợ hữu ích để thầy cô và các bạn học sinh tham khảo.

Caption: Mã di truyền – đặc điểm của mã di truyền

Tìm hiểu đặc điểm của mã di truyền

Trước khi đi sâu vào tìm hiểu các đặc điểm của mã di truyền, hãy cùng chúng mình tìm hiểu về khái niệm mã di truyền là gì nhé!

1 – Mã di truyền là gì

Đề cập đến khái niệm mã di truyền, đó là phần mật mã quy định thông tin về trình tự sắp xếp axit amin đã được mã hóa dưới dạng trình tự các nuclêôtit trên gen. Nói một cách đơn giản hơn, bản chất của mã di truyền là trình tự sắp xếp các nucleotit trong gen (trong mạch khuôn) quy định trình tự sắp xếp các axit amin trong protein.

Caption: Đặc điểm của mã di truyền

Thông qua các phép tính toán thực nghiệm khoa học, người ta xác định được rằng cứ 3 nucleotit đứng liền kề nhau thì mã hóa một loại axit amin và có tổng số 64 bộ ba. Trong ADN chỉ có 4 loại nucleotit (A, T, G, X) nhưng có tới 20 loại axit amin trong protein. Do đó mã di truyền phải là mã bộ ba (còn gọi là codon). Các thành tố cấu tạo nên mã di truyền: bộ 3 mã gốc trên ADN, bộ 3 mã sao trên mARN và bộ 3 đối mã trên tARN. Ví dụ minh họa: khi có mã gốc là 3’- TAX…- 5’ tương ứng mã sao là: 5’- AUG…-3’ và mã đối mã là: UAX tương ứng axit amin được quy định là Met. Khi phân loại mã di truyền, người ta thường chia chúng thành 3 loại:

• Loại 1: Triplet hay bộ ba mã gốc là mã di truyền trên gen.
• Loại 2: Codon hay bộ ba mã phiên là mã di truyền trên ARN thông tin.
• Loại 3: Anticodon hay bộ ba đối mã là mã di truyền trên ARN vận chuyển.

2 – Các đặc điểm của mã di truyền

Khi đã hiểu được bản chất của mã di truyền là gì, tiếp theo đây mời bạn đọc phân tích các đặc điểm của mã di truyền:

• Một trong những đặc điểm của mã di truyền là: mã di truyền được đọc từ một điểm xác định theo từng bộ ba nuclêôtit mà không gối lên nhau.

Caption: Đặc điểm của mã di truyền

• Mã di truyền đồng thời cũng có tính phổ biến, có nghĩa là ngoại trừ một số trường hợp ngoại lệ đặc biệt thì tất cả các loài còn lại đều có chung một bộ mã di truyền và được mã hóa bởi cùng một codon. Ví dụ, ở ty thể người, UGA không phải mã kết thúc, mà là mã của tryptophan; AGA, AGG không phải là mã của arginine, mà là điểm cuối, thêm vào UAA và UAG, ty thể bao gồm 4 nhóm mã cuối. Methionine có 2 codon, AUG và AUA.
• Một đặc điểm của mã di truyền là tính thoái hóa, có nghĩa là ngoại trừ bộ ba UAA, AUG và UGG thì nhiều bộ ba khác nhau có thể cùng xác định một loại axit amin. Tính thoái hóa: một axit amin được mã hoá bởi nhiều codon khác nhau. Tính thoái hóa này chủ yếu là do codon thứ 3 của mã có biến động, cũng có nghĩa là đặc tính mã sẽ do 2 codon trước quyết định. Tính suy thoái của mã di truyền có ý nghĩa tích cực với sự sống còn của tế bào. Ví dụ GCU, GCC, GCA, GCG đều đại diện cho alanine. UAA, AUG, UGG không đại diện cho bất kỳ loại axit amin nào bởi chúng là các bộ ba mở đầu và kết thúc.
• Một đặc điểm nữa ở mã di truyền là không có ký hiệu: giữa hai mã di truyền không có bất kỳ Nucleotit nào phân tách, vì thế bắt đầu từ mã mở đầu AUG, mỗi codon (mã bộ ba) xác định một axit amin, cấu tạo thành khung mã, cho đến mã cuối. Nếu thêm hoặc bớt một codon trong khung mã thì sẽ gây nên hiện tượng đột biến mã di truyền, gây nên sai lệch trong việc xếp dãy axit amin.

Bài tập về các đặc điểm của mã di truyền

Sau khi đã nắm vững được các đặc điểm của mã di truyền, bạn đọc hãy cùng Kiến vận dụng vào giải các bài tập nhé!

1 – Bài 1 trang 10 sách giáo khoa sinh học 12:

Gen là gì? Cho ví dụ minh họa

Hướng dẫn giải:

Gen là một đoạn của phân tử ADN mang thông tin mã hoá cho một sản phẩm nhất định. Sản phẩm đó có thể là một phân tử ARN hay một chuỗi polipeptit tồn tại trong phân tử prôtêin.

Gen cấu trúc ở sinh vật nhân sơ có vùng mã hoá liên tục (không phân mảnh), còn ở sinh vật nhân chuẩn là phân mảnh (bên cạnh các đoạn exon mã hoá axit amin còn được xen kẽ bởi các đoạn intron không mã hoá axit amin).

Ví dụ minh họa: gen hemoglobin alpha, gen hemoglobin beta mã hoá cho các chuỗi polipeptit trong phân tử hemoglobin.

2 – Bài 2 trang 10 sách giáo khoa sinh học 12:

Trình bày cấu trúc chung của Gen mã hóa protein

Hướng dẫn giải:

Trong gen mã hóa protein có cấu trúc chung gồm các thành phần sau:

• Vùng mã hóa: mang thông tin mã hoá các axit amin. Các gen ở sinh vật nhân sơ có vùng mã hoá liên tục (gen không phân mảnh). Phần lớn các gen của sinh vật nhân thực có vùng mã hoá không liên tục, xen kẽ các đoạn mã hoá axit amin (exon) là các đoạn không mã hoá axit amin (intron). Vì vậy, các gen này được gọi là gen phân mảnh.
• Vùng điều hoà đầu gen: nằm ở đầu của gen, có trình tự nuclêôtit đặc biệt giúp ARN polimeraza có thể nhận biết và liên kết để khởi động quá trình phiên mã, đồng thời cũng chứa trình tự nuclêôtit điều hoà quá trình phiên mã.
• Vùng kết thúc: nằm ở cuối gen, mang tín hiệu kết thúc phiên mã.

3 – Bài 3 trang 10 sách giáo khoa sinh học 12:

Giải thích nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo toàn trong quá trình nhân đôi ADN. Nêu ý nghĩa của quá trình nhân đôi ADN.

Hướng dẫn giải:

Nguyên tắc bổ sung: Các nuclêôtit luôn liên kết với nhau theo cặp A – T và G – X.

Nguyên tắc bán bảo toàn: Trong mỗi phân tử ADN con được tạo thành thì chỉ có một mạch mới là được tổng hợp còn mạch kia là mạch gốc được lấy từ phân tử ADN mẹ.

4 – Bài 4 trang 10 sách giáo khoa sinh học 12:

Mã di truyền có đặc điểm gì?

Hướng dẫn giải:

Các đặc điểm của mã di truyền là:

• Mã di truyền được đọc theo chiều 5′ -> 3′ từ một điểm xác định trên mARN.
• Mã di truyền không dấu phẩy, nghĩa là được đọc liên lục theo từng cụm ribônuclêôtit không ngắt quãng. Các bộ ba không gối lên nhau.
• Mã di truyền mang tính phổ biến, điều này có nghĩa là tất cả mọi sinh vật đều dùng chung một bộ mã di truyền.
• Mã di truyền mang tính thoái hoá, được hiểu là một loại axit amin được mã hoá bởi 2 hay nhiều bộ ba, trừ hai ngoại lệ AUG mã hoá cho axit amin mở đầu (mêtiônin ở sinh vật nhân chuẩn hoặc foocmin mêtiônin ở sinh vật nhân sơ), UGG mã hoá cho triptôphan.
• Mã di truyền có một bộ ba khởi đầu AUG và ba bộ ba kết thúc (UAA, UAG, UGA).

5 – Bài 5 trang 10 sách giáo khoa sinh học 12:

Hãy giải thích vì sao trên mỗi chạc chữ Y chỉ có một mạch của phân tử ADN được tổng hợp liên tục, mạch còn lại được tổng hợp một cách gián đoạn.

Hướng dẫn giải:

Do phân tử ADN có cấu trúc là hai mạch polinucleotit đối song song, mà enzim polimeraza chỉ tổng hợp mạch mới theo chiều 5′ → 3′ nên sự tổng hợp liên tục của cả hai mạch là điều không thể xảy ra. Mạch khuôn 3′ → 5′: tổng hợp mạch bổ sung liên tục, còn mạch khuôn 5′ → 3′ xảy ra sự tổng hợp ngắt quãng với các đoạn ngắn (thường được gọi là các đoạn Okazaki) theo chiều 5′ → 3′ ngược với chiều phát triển của phễu tái bản. Sau đó bằng enzim ADN ligaza để nối các đoạn okazaki lại với nhau.

6 – Bài 6 trang 10 sách giáo khoa sinh học 12:

Hãy chọn phương án trả lời đúng.

Vai trò của enzim ADN polimeraza trong quá trình nhân đôi ADN là

A. Tháo xoắn phân tử ADN.

B. Bẻ gãy các liên kết hidro giữa hai mạch ADN.

C. Lắp ráp các nucleotit tự do theo nguyên tắc bổ sung với mỗi mạch khuôn của ADN.

D. Cả A, B, C.

Hướng dẫn giải:

D là phương án chính xác và đầy đủ nhất. Enzim ADN polimeraza có vai trò Tháo xoắn phân tử ADN, bẻ gãy các liên kết hidro giữa hai mạch ADN, lắp ráp các nucleotit tự do theo nguyên tắc bổ sung với mỗi mạch khuôn của ADN.

Kết luận

Vừa rồi, Kiến Guru đã chia sẻ lý thuyết về đặc điểm của mã di truyền và hướng dẫn giải một số dạng bài tập chi tiết nhất. Hy vọng bài viết này sẽ là hành trang hỗ trợ bạn đọc học tốt hơn môn Sinh học. Mời các bạn cùng tham khảo các chủ đề liên quan để có thêm nhiều tài liệu bổ ích nhé.

Kiến Guru chúc bạn học tốt!